摘 要：基于車間用電設備的電能管理系統(tǒng)架構思路及實施方法，從硬件和軟件方面對此方法進行了闡述。對車間舊設備改造以及新的電能管理系統(tǒng)提供一種思路和便捷的方法。
關鍵詞：電能管理系統(tǒng)；多功能電力儀表；PLC；組態(tài)軟件
0 引言
目前，大多數(shù)車間的用電數(shù)據(jù)都是通過車間配電室成套開關柜上的電力儀表進行計量，往往一臺開關柜所帶的用電設備很多，而電力儀表所計量的是多臺設備的總電能數(shù)據(jù)，計量并分析單臺設備的用電數(shù)據(jù)成為難題。本文提供了一種思路和方法，用于對車間的用電設備進行低成本改造，僅需在設備端增加電流互感器和多功能電力儀表，與中控室的上位機組態(tài)軟件組成電能管理系統(tǒng)，用于對車間用電設備的用電檢測及耗電數(shù)據(jù)的記錄與分析，以便及時發(fā)現(xiàn)耗電多的設備和異常狀態(tài)的設備，為全廠的節(jié)電和管理者的決策管理提供數(shù)據(jù)支撐。本文介紹兩種方法組建車間設備電能管理系統(tǒng)。
方法一：
通過在設備端增加電力儀表及互感器，通過多功能電力儀表自帶的通訊口，一般為RS232或RS485接口，進行組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的采集，通過上位機軟件實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的顯示和存儲。
方法二:
針對由PLC或其他可編程控制器控制的設備，利用控制器自帶的通訊接口與多功能電力儀表組網(wǎng)通訊，將電力儀表的數(shù)據(jù)讀入控制器，由控制器將電力數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機, 在上位機上進行顯示和存儲。方法二的特點：一是便于直接在控制器內(nèi)進行電力數(shù)據(jù)的換算計算;二是如果本地和遠程都有上位機，則可以實現(xiàn)本地與遠程數(shù)據(jù)的顯示和存儲。
1.安科瑞電能管理系統(tǒng)
1.1概述
用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、節(jié)約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側管理等課題。
Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節(jié)約電能，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。
1.2應用場所
（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；
（2）商業(yè)建筑（商場、金融機構建筑等）；
（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；
（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；
（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視等）；
（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。
1.3系統(tǒng)結構
1.4系統(tǒng)功能
1）實時監(jiān)測
系統(tǒng)人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關故障、告警等信號。
2）電能統(tǒng)計報表
系統(tǒng)以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。
3）詳細電參量查詢
在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變?yōu)槭中?，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。
4）運行報表
系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。
5）變壓器運行監(jiān)視
系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。
6）實時報警
系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進行實時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。
7）歷史事件查詢
系統(tǒng)能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
8）電能質量監(jiān)測
系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質量進行持續(xù)性的監(jiān)測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測功能的電力儀表，不需要可刪除。
9）遙控操作
系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關、接地刀等進行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)自動生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。
10）用戶權限管理
系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
11）通訊狀態(tài)圖
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
12）視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。
13）用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進行統(tǒng)計分析。
14）APP支持
電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
2 結語
本文結合工程實際提供了一種建立電能管理系統(tǒng)的思路和方法,可在車間用電設備的控制箱內(nèi)加裝電流互感器和多功能電力儀表,通過現(xiàn)場敷設通訊線纜將車間的用電設備進行組網(wǎng)，結合上位機組態(tài)軟件建立電能管理系統(tǒng)。如果在電能管理系統(tǒng)的基礎上再添加用水、用氣等能耗數(shù)據(jù)則可組成車間能源管理系統(tǒng),將獲得的電力數(shù)據(jù)上傳云端或與MES系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)對接?？傊?，電能管理系統(tǒng)是組建數(shù)字化工廠、智慧工廠的一部分。
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